- Giải được các bài tập về con lắc lò xo, con lắc đơn.
6.Thực hành: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM Stt
Stt
Chuẩn KT, KN quy định trong chương
trình
mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Xác định được bước sóng hoặc tốc độ truyền âm bằng phương pháp sóng dừng. [Thụng hiểu]
Hiểu được cơ sở lí thuyết:
- Dựa vào hiện tượng sóng dừng xảy ra trong một ống trụ khi một đầu nguồn âm đặt tại đầu hở của ống dao động.
- Khi chiều dài cột khớ ;3 ;5 ;7 ... 4 4 4 4
λ λ λ λ
thỡ xảy ra hiện tượng cộng hưởng ta nghe thấy âm to nhất.
- Đầu hở của ống là một bụng, cũn đầu kia (pittụng) là một nỳt. Khoảng cỏch giữa hai nỳt hoặc hai bụng liờn tiếp là
2
λ
. Đo khoảng cách, tính được λ và tính được tốc độ truyền âm trong không khí v = λf.
• Biết cách sử dụng các dụng cụ và bố trí được thí nghiệm:
- Biết cách sử dụng được từng dụng cụ: ống khí, pittông, âm thoa. - Biết lắp ráp được các dụng cụ trên giá thí nghiệm.
• Biết cỏch tiến hành thớ nghiệm:
- Cho nguồn âm hoạt động tại đầu ống.
- Dịch chuyển pittông đến vị trí âm kêu to nhất gần miệng ống nhất. - Đo khoảng cách cột khí từ miệng ống đến vị trí pittông.
- Tiến hành đo nhiều lần. Ghi chép các kết quả đo.
• Biết tính toán các số liệu thu được từ thí nghiệm để đưa ra kết quả: - Tớnh: λ, ∆λ, từ đó tính được v= λf ; ∆v=v( f)
f
∆λ ∆+
λ
- Nêu được các ưu nhược điểm của các phương án thí nghiệm. - Nhận xét được các nguyên nhân gây ra sai số trong phép đo.
Chương IV. DAO ĐộNG Và SóNG ĐIệN Từ 1. Chu n ki n th c, ẩ ế ứ kĩ n ng c a chă ủ ương trình
a) Dao động điện từ trong mạch LC
b) Dao động điện từ tắt dần. Dao động điện từ cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng điện từ. Dao động điện từ duy trì
c) Điện từ trường. Sóng điện từ
d) Anten. Sự truyền sóng vô tuyến điện e) Sơ đồ nguyên lí của máy phát và máy thu sóng vô tuyến điện
Kiến thức
- Nêu được cấu tạo của mạch LC, vai trò của tụ điện và của cuộn cảm trong hoạt động của mạch dao động LC.
- Nêu được rằng điện tích của một bản tụ điện hay cường độ dòng điện trong một mạch dao động LC biến thiên theo thời gian theo quy luật dạng sin.
- Nêu được dao động điện từ là gì và viết được công thức tính chu kì dao động riêng của mạch LC.
- Nêu được năng lượng điện từ của mạch dao động LC là gì và viết được công thức tính năng lượng này.
- Nêu được dao động điện từ tắt dần và dao động điện từ cưỡng bức là gì và các đặc điểm của mỗi loại dao động này.
- Nêu được điện từ trường, sóng điện từ là gì. - Nêu được các tính chất của sóng điện từ. - Nêu được anten là gì.
- Nêu được những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến điện trong khí quyển.
- Vẽ được sơ đồ khối và nêu được chức năng của từng khối trong sơ đồ của một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến điện đơn giản.
- Nêu được ứng dụng của sóng vô tuyến điện trong thông tin, liên lạc.
Kĩ năng
- Vận dụng được công thức T = 2π LC .
- Vận dụng được công thức tính năng lượng điện từ của mạch dao động LC trong các bài tập đơn giản.
- So sánh được sự biến thiên của năng lượng điện trường, năng lượng từ trường của mạch dao động LC với sự biến thiên của thế năng, động năng của một con lắc.
- Giải được các bài tập đơn giản về mạch thu sóng vô tuyến. 2. Hướng d n th c hi nẫ ự ệ
1. DAO ĐộNG ĐIệN Từ
Stt Chuẩn KT, KN quy định trong
chương trình
mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Nêu được cấu tạo của mạch LC. Vai trò của tụ điện và của cuộn cảm trong hoạt động của mạch dao động LC.
[Thông hiểu]
• Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc với tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động. Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không, thì mạch là mạch dao động lí tưởng.
• Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch LC. Nhờ có cuộn cảm mắc trong mạch, tụ điện sẽ phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.
Ôn tập các kiến thức về tụ điện, cuộn cảm, biểu thức định nghĩa cường độ dòng điện, biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch có nguồn điện, hiện tượng tự cảm (đã học ở lớp 11).
Dao động điện từ điều hoà xảy ra trong mạch LC sau khi tụ điện được tích một điện lượng q0 và không có tác dụng điện từ từ bên ngoài lên mạch. Đó là dao động điện từ tự do. 2 Nêu được rằng điện tích của một bản tụ điện hay cường độ dòng điện trong một mạch dao động LC biến thiên theo thời gian theo quy luật dạng sin.
[Thông hiểu]
• Phương trình vi phân của dao động điện từ trong mạch có dạng q'' + ω2 q = 0 , trong đó ω= 1
LC . Nghiệm của phương trình có dạng q = q0cos(ωt + j).
Từ đó , ta có i = q' = - q 0 sin( ωt + j ) và u AB = Cq = q0
C cos( ω t + j ) Cường độ dòng điện trong mạch LC và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian.
• Nếu điện tích của bản tụ điện biến đổi theo quy luật q = q0cosωt
Cường độ điện trường giữa hai bản tụ điện và cảm ứng từ trong lòng cuộn dây cũng biến thiên điều hòa theo thời gian.
thì cường độ dòng điện trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian, sớm pha
2π π so với q. Ta có: i = I0 cos(ωt + 2 π ), trong đó I0 = q0ω. Đại lượngω = 1
LC là tần số góc của dao động. 3 Nêu được dao
động điện từ là gì và viết được công thức tính chu kì dao động riêng của mạch LC. Vận dụng được công thức T = 2π LC. [Thông hiểu]
• Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của cường độ điện trường và cảm ứng từ trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ. • Tần số góc riêng của mạch LC là 1 LC ω = . • Chu kì riêng là T = 2π = π2 LC. ω Tần số riêng là 1 1 f . T 2 LC = = π [Vận dụng]
Biết cách tính chu kì hoặc tần số của dao động trong mạch dao động LC.
Chu kì và tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động gọi là chu kì và tần số riêng của mạch dao động.
4 Nêu được năng lượng điện từ của mạch dao động LC là gì và viết được công thức tính năng lượng này. [Thông hiểu]
• Năng lượng điện từ trong mạch LC gồm năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm. Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện :
W C = 1 q2
2 C = 1 q20 2
cos ( t )
2 C ω + ϕ
Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm : W L = 1Li2 2 = 2 20 2 1 L q sin ( t ) 2 ω ω + ϕ = q20 2 sin ( t ) 2C ω + ϕ
Năng lượng điện từ :
Trong quá trình dao động của mạch LC, nếu không có tiêu hao năng lượng, năng lượng từ trường và năng lượng điện trường luôn chuyển hoá cho nhau, nhưng năng lượng điện từ là không đổi.
Vận dụng được công thức tính năng lượng điện từ của mạch dao động LC trong các bài tập đơn giản. W = W C + W L = 2 20 1 L q 2 ω = 1q20 2 C = hằng số (*) [Vận dụng]
• Biết cách tính năng lượng từ trường, năng lượng điện trường và các đại lượng trong công thức (*).
5 Nêu được dao động điện từ tắt dần và dao động điện từ cưỡng bức là gì và các đặc điểm của mỗi loại dao động này.
[Thông hiểu]
• Dao động điện từ tắt dần là dao động điện từ có biên độ giảm dần. Sự tắt dần nhanh hay chậm phụ thuộc vào điện trở thuần của mạch và sự bức xạ sóng điện từ.
• Dao động điện từ duy trì là dao động của mạch dao động, được duy trì bằng cách bổ sung năng lượng cho mạch sau mỗi chu kì dao động đúng bằng phần năng lượng bị mất đi.
• Dao động điện từ cưỡng bức là dao động của mạch dao động LC dưới tác dụng của một suất điện động biến đổi theo thời gian theo dạng e = E0 cos Ωt.
Mạch LC dao động cưỡng bức với tần số Ω của nguồn điện ngoài (điện áp cưỡng bức).
2. ĐIệN Từ TRƯờNG
quy định trong chương trình
1 Nêu được điện từ trường là gì.
[Thông hiểu]
Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng liên quan mật thiết với nhau , cùng biến đổi và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường.
Điện trường có những đường sức là đường cong kín gọi là điện trường xoáy.
Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian và ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.
2 So sánh được sự biến thiên của năng lượng điện trường, năng lượng từ trường của mạch dao động LC với sự biến thiên của thế năng, động năng của một con lắc.
[Vận dụng]
Lập bảng so sánh :
So sánh Dao động cơ Dao động điện
Thoả mãn điều kiện dao động điều hoà. Con lắc đơn, bỏ qua ma sát và các lực cản môi trường. Mạch LC, bỏ qua điện trở thuần.
Đại lượng vật lí của con lắc lò xo tương tự các đại lượng trong mạch dao động LC. li độ x điện tích q vận tốc v cường độ dòng điện i khối lượng m độ tự cảm L độ cứng của lò xo k nghịch đảo của điện dung 1 C thế năng Wt năng lượng
điện trưòng WC động năng Wđ năng lượng từ
trường WL cơ năng W năng lượng
điện từ W Dạng phương trình vi phân
của con lắc lò xo và mạch dao động LC giống nhau.
x’’ + ω2x = 0 q’’ + ω2q = 0 Dạng phương trình dao động của con lắc lò xo và mạch x = Acos(ωt + j) q = q0cos(ωt + j)
Có thể hướng dẫn nội dung này cho HS thực hiện ở nhà.
dao động LC giống nhau. Năng lượng điện trường trong mạch LC tương tự như thế năng của con lắc.
Wt = 1
2kx2 WC = 1 q2 2 C
Năng lượng từ trường trong mạch LC tương tự như động năng của con lắc.
Wđ = 1
2mv2 WL = 1Li2 2 Năng lượng điện từ của
mạch LC tương tự như cơ năng của con lắc.
W = Wt + Wđ W = WC + WL
Trong quá trình dao động, nếu không có tiêu hao năng lượng, thì năng lượng từ trường và năng lượng điện trường luôn chuyển hoá cho nhau, nhưng năng lượng điện từ là không đổi. Điều này tương tự như sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của con lắc trong quá trình dao động, nhưng cơ năng được bảo toàn.
W = Wt + Wđ= hằng số W = WC + WL = hằng số 3. SóNG ĐIệN Từ Stt Chuẩn KT, KN quy định trong chương trình
1 Nêu được sóng
điện từ là gì. [Thông hiểu]• Sóng điện từ là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian.
• Chu kỳ biến đổi theo thời gian của điện từ trường tại mọi điểm là như nhau và gọi là chu kỳ của sóng điện từ, ký hiệu là T. Ta có:
1λ T = =
f c
trong đó, c là tốc độ ánh sáng, λ là bước sóng, f là tần số của sóng điện từ.
Ta chỉ xét sóng điện từ tuần hoàn với các đặc trưng bước sóng ở, chu kì T, tần số f. 2 Nêu được các tính chất của sóng điện từ. [Thông hiểu] Sóng điện từ có các tính chất sau:
a) Sóng điện từ truyền trong chân không với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng trong chân không là c ≈ 300000 km/s.
Sóng điện từ lan truyền được trong các điện môi với tốc độ truyền nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.
b) Sóng điện từ là sóng ngang (các vectơ điện trường Eur và cảm ứng từ Bur luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng).
c) Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
d ) Sóng điện từ cũng có tính chất phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ như sóng ánh sáng.
e) Sóng điện từ mang năng lượng. 4. TRUYềN THÔNG BằNG SóNG vô tuyến
Stt Chuẩn KT, KN quy định trong
chương trình
mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
là gì. • Mạch dao động LC trong đó điện từ trường hầu như không bức xạ ra bên ngoài, gọi là mạch dao động kín. Mạch dao động trong đó điện từ trường lan toả trong không gian thành sóng điện từ và có khả năng truyền đi xa, gọi là mạch dao động hở.
• Anten là một mạch dao động hở, là công cụ hữu hiệu để phát và thu sóng điện từ.
2 Vẽ được sơ đồ khối và nêu được chức năng của từng khối trong sơ đồ của một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến điện đơn giản.
[Vận dụng]
• Biết cách vẽ được sơ đồ khối của hệ thống phát thanh dùng sóng điện từ :
ống nói (micrôphôn): biến tín hiệu âm thanh thành tín hiệu âm tần (dao động điện từ có tần số thấp).; Dao động cao tần: mạch phát sóng điện từ cao tần. Biến điệu: trộn tín hiệu âm tần và dao động điện từ cao tần thành dao động điện từ cao tần biến điệu. Khuếch đại cao tần: khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu. Anten phát:; phát sóng điện từ cao tần biến điệu ra không trung.
• Biết cách vẽ được sơ đồ khối của hệ thống thu thanh dùng
sóng điện từ : Những sóng vô tuyến dùng để
tải các thông tin gọi là sóng mang.
Anten thu : : thu các sóng điện từ cao tần. Chọn sóng: chọn sóng điện từ cao tần biến điệu cần thu nhờ mạch cộng hưởng. Tách sóng: tách tín hiệu âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần biến điệu. Khuếch đại âm tần: : làm tăng biên độ của tín hiệu âm tần. Loa : : biến dao động điện của tín hiệu thành dao động cơ và phát ra âm thanh.
người ta dùng các sóng mang có bước sóng từ vài mét đến vài trăm mét. Trong vô tuyến truyền hình, người ta dùng các sóng mang có bước sóng ngắn hơn nhiều.
Muốn cho các sóng mang cao tần tải được các tín hiệu âm tần thì phải biến điệu chúng.
Để lấy tín hiệu âm tần ra khỏi dao động cao tần biến điệu, người ta phải tách sóng.
3 Nêu được ứng dụng của sóng vô tuyến điện trong thông tin, liên lạc.
Nêu được những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến điện trong khí quyển.
[Thông hiểu]
• Sóng vô tuyến điện được dùng để tải các thông tin, âm thanh và hình ảnh. Nhờ đó con người có thể thông tin liên lạc từ vị trí này đến vị trí khác trên mặt đất và trong không gian không cần dây.
Các dải sóng vô tuyến điện gồm : sóng dài, sóng trung, sóng ngắn, sóng cực ngắn.
• Quá trình truyền sóng vô tuyến điện quanh Trái Đất có đặc điểm rất khác nhau, tuỳ thuộc vào bước sóng, điều kiện môi trường trên mặt đất và tính chất của bầu khí quyển .
Tầng điện li là tầng khí quyển ở độ cao 80 km đến 800 km, ở đó các phân tử khí bị ion hoá do các tia Mặt Trời hoặc các tia